Földrengés: meghatározás, okai, mérése és következményei
A földrengés a Föld tektonikus lemezeinek hirtelen mozgása vagy törés mentén bekövetkező elmozdulás, amely a talaj megrázkódtatását eredményezi. Ezek a mozgások energiahullámokat (szeizmikus hullámokat) indítanak el, amelyek a felszínen rezgéseket, szerkezeti károkat és felszíni elmozdulásokat okozhatnak.
Okai
A földrengések leggyakoribb oka a lemezek kölcsönhatása és a lemezmozgások során felhalmozódó feszültség hirtelen felszabadulása. További okok:
- Tektonikus törésvonalak: az ilyen vonalak mentén történő elmozdulások (pl. az törésvonalak közelében) a leggyakoribb természetes források.
- Vulkáni földrengések: a vulkáni aktivitás, magmamozgás és kitörésekhez kapcsolódó törések.
- Óceán alatti elmozdulások: ezek óceán alatti földrengések esetén cunamit indíthatnak.
- Emberi tevékenység által kiváltott rengések: például nagy víztározók feltöltése, geotermikus vagy olajkitermelési műveletek, valamint bányászat okozta feszültségváltozások (indukált szeizmicitás).
Mérése és a szeizmológia
A földrengések tanulmányozását a szeizmológia végzi. A rengések és a belőlük származó hullámok rögzítésére szeizmográfokat (más néven szeizmométereket) használnak: ezek érzékelik a talajmozgásokat, és szeizmogramokat írnak.
A földrengések nagyságát (magnitude) és intenzitását külön fogalmak írják le:
- Nagyság (magnitude): a felszabaduló energia mértéke, amelyet műszerekkel számítanak ki. Hagyományosan a Richter-skála volt ismert mérőszám — amely logaritmikus: egy egységgel nagyobb érték körülbelül tízszeres amplitúdót és ~31,6-szor több felszabadult energiát jelent. Ma a nagy rengéseknél gyakrabban használják a momentummagnitúdó (Mw) skálát, mert az pontosabban tükrözi a felszabadult energiát.
- Intenzitás: a rengés helyi hatását, kárt észlelhetőségét jellemzi (például Mercalli-intenzitási skála).
A hullámok típusai
A szeizmikus hullámok fő típusai:
- P-hullámok (primer): hosszanti hullámok, gyorsabbak, először érkeznek.
- S-hullámok (szekunder): keresztirányú hullámok, lassabbak, erősebb mozgást okoznak, és nem haladnak át folyadékon.
- Felszíni hullámok: (Rayleigh és Love hullámok) általában lassabbak, de hosszabban tartó és károsabb felszíni rezgéseket adnak, nagy szerepük van az épületek károsodásában.
Következmények
A földrengések hatása változatos, a rengés nagyságától, mélységétől, epicentrumától és a helyi talajviszonyoktól függ:
- Szerkezeti károk: épületek és infrastruktúra sérülése, összeomlás.
- Felszíni törések: a talaj felszíni repedései és elmozdulásai.
- Földcsuszamlások és kőomlások: különösen hegyvidéki területeken gyakoribbak.
- Liquefaction (talajfolyósodás): laza, vízzel telített talaj hirtelen elveszíti teherbírását, épületek süllyedhetnek.
- Cunami: óceán alatti vagy partközeli földrengés hatására keletkezett nagy hullámok, amelyek part menti területeket sújtanak.
- Másodlagos hatások: tűzvészek, gázszivárgások, vízellátás megszakadása, közlekedési akadályok.
Legnagyobb és gyakori földrengések
A valaha hivatalosan mért legnagyobb rengés a chilei 1960-as esemény volt, amelynek magnitúdója 9,5 volt a Richter-skálán. Nagy földrengések (például 7-es és afeletti magnitúdók) nagy területen okozhatnak jelentős károkat és emberveszteséget.
Előrejelzés, figyelmeztetés és megelőzés
Jelenlegi tudásunk szerint a földrengéseket nem lehet pontosan előre jelezni — azaz megmondani, hogy egy adott időpontban és helyen mikor következik be rengés. A tudósok azonban meg tudják határozni azokat a területeket, ahol nagyobb a földrengés kockázata (például törésvonalak mentén), és statisztikai alapon lehetőség van valószínűségi előrejelzésekre.
Hasznos intézkedések és technológiák:
- Építészet és szabványok: földrengésbiztos tervezés, megfelelő építési előírások és megerősítések csökkentik a károkat.
- Kora jelzés (EARLY WARNING): szeizmikus hullámok korai érzékelésén alapuló rendszerek néhány másodperctől percekig terjedő figyelmeztetést adhatnak, ami életmentő lehet (pl. ipari gépek leállítása, emberek értesítése).
- Közösségi felkészülés: menekülési tervek, riasztási gyakorlatok, túlélőcsomagok és információ a biztonsági eljárásokról.
Mit tegyünk földrengés esetén?
- Ha bent tartózkodunk: maradjunk belül, takarjuk ki a fejünket, bújjunk asztal alá vagy egy teherbíró bútor mellé, távolodjunk ablakoktól és könyvespolcoktól.
- Ha kint tartózkodunk: távolodjunk épületektől, lámpaoszlopoktól és vezetékektől, álljunk széleslábú stabil helyzetbe.
- Óvjuk a part menti területeket cunami esetén: ha erős rengés érzékelhető vagy cunami-riasztás érkezik, haladjunk magasabb területek felé.
- Az első rengések után figyeljünk az utórengésekre, továbbá hivatalos tájékoztatásokra.
Összefoglalás
A földrengések a Föld dinamikus folyamataihoz tartoznak, és számos természetes és emberi tényező okozhatja őket. A szeizmológia segítségével megérthetjük kialakulásukat, mérhetjük erejüket és hatásukat. Bár a pontos előrejelzés még nem megoldott, a kockázat csökkenthető megfelelő tervezéssel, műszaki megoldásokkal és közösségi felkészüléssel. Az óceán alatti földrengések különösen veszélyesek lehetnek, mert cunamit indíthatnak, ami ugyanolyan pusztító lehet, mint maga a rengés.
A kaliforniai San Francisco-i földrengés kárai, valamikor 1906-ban.
Történelem
A földrengések néha városokat sújtanak, és több száz vagy több ezer embert ölnek meg. A legtöbb földrengés a Csendes-óceáni Tűzgyűrű mentén történik, de a legnagyobbak többnyire más helyeken következnek be. A tektonikusan aktív helyek olyan helyek, ahol gyakoriak a földrengések vagy a vulkánkitörések.
A földrengés okai
A földrengéseket a földkéreg tektonikus mozgásai okozzák. A fő ok az, amikor a tektonikus lemezek egymáson lovagolnak, ami orogenezist (hegységképződést) és súlyos földrengéseket okoz.
A mozgó lemezek közötti határok alkotják a Föld legnagyobb törésfelületeit. Amikor ezek egymáshoz tapadnak, a lemezek közötti mozgás növekvő feszültséghez vezet. Ez addig folytatódik, amíg a feszültség meg nem emelkedik és meg nem szakad, hirtelen lehetővé téve a hiba elakadt részén való csúszást. Ez lökéshullámok formájában felszabadítja a tárolt energiát. A San Andreas-törés San Franciscóban és a Rift-völgyi törés Afrikában ilyen törések. 1. Vulkáni földrengések : A vulkánkitörések által okozott földrengések igen pusztítóak. Ezek azonban az aktív vulkánok területeire korlátozódnak. 2. Összeomlásos földrengések : Az intenzív bányászati tevékenységgel érintett területeken gyakran előfordul, hogy a földalatti bányák teteje összeomlik, és kisebb rengések következnek be. Ezeket nevezzük összeomlásos földrengéseknek.
Földrengési hibatípusok
A földrengést okozó földtani töréseknek három fő típusa van: normál, fordított (toló-) és csúszás-csúszás. A normál törések főként azokon a területeken fordulnak elő, ahol a földkéreg megnyúlik. A fordított törések olyan területeken fordulnak elő, ahol a kéreg megrövidül. A csuszamlásos törések olyan meredek szerkezetek, ahol a törés két oldala vízszintesen csúszik egymás mellett.
Az ősi szeizmométer másolata a talajrengésekre érzékeny ingával. Kr. u. 133-ban Luoyangban 400-500 km (250-310 mi) távolságban észlelt földrengést.
Földrengés klaszterek
A legtöbb földrengés egy sorozat része, amely hely és idő szerint kapcsolódik egymáshoz. A legtöbb földrengéssorozat kis rengésekből áll, amelyek alig vagy egyáltalán nem okoznak károkat, de létezik egy elmélet, amely szerint a földrengések szabályos mintázatban ismétlődhetnek.
Az előrengés olyan földrengés, amely egy nagyobb földrengés, az úgynevezett főrengés előtt következik be.
Az utórengés olyan földrengés, amely egy korábbi földrengés, a főrengés után következik be. Az utórengés a főrengéssel azonos régióban történik, de mindig kisebb erősségű. Az utórengések akkor keletkeznek, amikor a földkéreg alkalmazkodik a főrengés hatásaihoz.
A földrengésrajok egy adott területen rövid időn belül bekövetkező földrengések sorozatai. A földrengések sorozatától abban különböznek, hogy a sorozatban egyetlen földrengés sem nyilvánvalóan a fő rengés, ezért egyik sem nagyobb erősségű, mint a másik. A földrengésrajra példa a Yellowstone Nemzeti Parkban 2004-ben bekövetkezett aktivitás.
Néha a földrengések sorozata egyfajta földrengésviharban következik be, amikor a földrengések csoportosan csapódnak be egy-egy törésbe, és mindegyiküket az előző földrengések rengése vagy a feszültség újraelosztása váltja ki. Az utórengésekhez hasonlóan, de a törés szomszédos szakaszain, ezek a viharok éveken át tartanak, és a későbbi földrengések némelyike ugyanolyan káros, mint a koraiak. Ilyen mintázat a törökországi észak-anatóliai törésen is előfordult a 20. században.
Tsunami
Az erős földrengések által az óceánban okozott cunami vagy gyorsan mozgó hullámok láncolata nagyon komoly kihívást jelent az emberek biztonsága és a földrengésmérnöki tervezés szempontjából. Ezek a hullámok eláraszthatják a part menti területeket, házakat pusztíthatnak el, és akár egész városokat is elsöpörhetnek. Ez veszélyt jelent az egész emberiségre.
Sajnos a cunamikat nem lehet megelőzni. Vannak azonban olyan figyelmeztető rendszerek, amelyek figyelmeztethetik a lakosságot, mielőtt a nagy hullámok elérnék a szárazföldet, hogy legyen elég idejük biztonságba menekülni.
Média lejátszása Animáció a 2011-es sendai szökőárról.
Földrengésbiztosítás
A földrengésbiztos épületeket úgy építik, hogy ellenálljanak a földrengés pusztító erejének. Ez a szerkezet típusától, alakjától, tömegeloszlásától és merevségétől függ. Különböző kombinációkat alkalmaznak. A négyzet, a téglalap és a héj alakú épületek jobban ellenállnak a földrengésnek, mint a felhőkarcolók. A feszültség csökkentése érdekében az épület földszintjét rendkívül merev, üreges oszlopokkal lehet megtámasztani, míg az épület többi részét az üreges oszlopokon belül rugalmas oszlopok tartják. Egy másik módszer az, hogy görgőkkel vagy gumipárnákkal választják el az alaposzlopokat a talajtól, így az oszlopok földrengéskor egymással párhuzamosan rázódnak.
A tető összeomlásának megakadályozása érdekében az építők könnyű anyagokból készítik a tetőt. A kültéri falakat erősebb és megerősített anyagokból, például acélból vagy vasbetonból készítik. Földrengéskor a rugalmas ablakok segíthetnek összetartani az ablakokat, hogy azok ne törjenek össze.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a földrengés?
V: A földrengés a Föld tektonikus lemezeinek hirtelen mozgása vagy remegése, amely a talaj megremegését okozza. Ez a rengés épületeket rombolhat le, és megtörheti a Föld felszínét.
K: Mi okozza a földrengéseket?
V: A földrengéseket a Föld egyensúlyának zavara okozza. A különböző tektonikus lemezek lassan elmozdulnak egymás mellett. Amikor megakadnak, feszültséget építenek fel, és amikor ez a feszültség hirtelen felszabadul, földrengést okoz.
K: Ki tanulmányozza a földrengéseket?
V: Azokat, akik a földrengésekkel foglalkoznak, szeizmológusoknak nevezik. Ők tanulmányozzák a földrengések okát, ismétlődését, típusát és méretét, valamint az emberekre és a vagyontárgyakra gyakorolt hatásait.
K: Hogyan mérjük a földrengés erősségét?
V: A földrengés erősségét vagy nagyságát a Richter-skála segítségével mérik, amelyet Charles Francis Richter talált fel 1935-ben. A skála 0-10-ig terjed, a 2 alig észrevehető, az 5 (vagy annál nagyobb) pedig nagy területen okoz károkat. A valaha mért legnagyobb érték 9,5 volt, de 10-es értéket még soha nem mértek ezen a skálán.
K: Megjósolható, hogy mikor fog bekövetkezni egy földrengés?
V: A tudósok nem tudják megjósolni a földrengést, mielőtt bekövetkezne, de meg tudják határozni azokat a területeket, ahol a jövőben földrengések történhetnek, például a törésvonalak közelében, így az emberek fel tudnak készülni rájuk, ha azokon a területeken bekövetkeznek.
K: Milyen pusztítást okozhat egy földrengés?
V: A földrengések pusztítást okozhatnak az épületekben, és megtörhetik a Föld felszínét, valamint hatalmas hullámokat, úgynevezett cunamikat hozhatnak létre, amelyek ugyanolyan nagy pusztítást okozhatnak, mint maga a földrengés, valamint földcsuszamlásokat, amelyek további károkat okozhatnak a környező földterületeken és ingatlanokban.
